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1、 本章重点本章重点 1 1从实例出发，深入浅出对液压传动进行从实例出发，深入浅出对液压传动进行定义；定义；2 2介绍液压传动的起源与发展过程；介绍液压传动的起源与发展过程；3 3简介液压传动的优缺点、研究范围与应简介液压传动的优缺点、研究范围与应用领域；用领域；4 4液压传动工作介质简介。液压传动工作介质简介。 目录目录1 1 绪论绪论 一部完整的机器由原动机、传动部分、和工作机构组成。一部完整的机器由原动机、传动部分、和工作机构组成。传动部分是一个中间环节，它的作用是把原动机的输出功率传传动部分是一个中间环节，它的作用是把原动机的输出功率传送给工作机构。传动有多种类型，如机械传动、电力传动、
2、液送给工作机构。传动有多种类型，如机械传动、电力传动、液体传动、气压传动以及它们的组合体传动、气压传动以及它们的组合-复合传动等。复合传动等。液体传动液体传动:用液体作为工作介质进行能量传递的传动方式。用液体作为工作介质进行能量传递的传动方式。按照其工作原理的不同，液体传动又可分为按照其工作原理的不同，液体传动又可分为液压液压传动和液力传动传动和液力传动两种形式：两种形式：（1）液压传动主要是利用液体的压力能来传递能量，根）液压传动主要是利用液体的压力能来传递能量，根据它的工作特点又可称为据它的工作特点又可称为容积式液压传动。容积式液压传动。（2）液力传动则主要是利用液体的动能来传递能量。）液
3、力传动则主要是利用液体的动能来传递能量。1.1 1.1 液压传动系统的工作原理和组成液压传动系统的工作原理和组成1.1.1 1.1.1 液压传动系统的工作原理液压传动系统的工作原理 磨床工作台液压传动系统磨床工作台液压传动系统工作原理工作原理 1-1-油油 箱箱 ； 2-2-过过 滤滤 器器 ；3,12,14-3,12,14-回回油油管管；4-4-液液压压泵泵；5-5-弹弹簧簧；6-6-钢钢球球； 7-7-溢溢流流阀阀；8,10-8,10-压压力力油油管管；9-9-手手动动换换向向阀阀；11,16-11,16-换换向向手手柄柄； 13-13-节节流流阀阀；15-15-换换向向阀阀；17-17-
4、活活塞塞；18-18-液液压压缸缸；19-19-工作台工作台磨床工作台液压传动系统工作原理磨床工作台液压传动系统工作原理从上面这个简单的例子中可以看到从上面这个简单的例子中可以看到: :(1)液压传动是以液体作为工作介质来传递动力的液压传动是以液体作为工作介质来传递动力的.(2)液压传动用液体的压力能来传递动力液压传动用液体的压力能来传递动力,它与利它与利用液体动能的液力传动是不相同的用液体动能的液力传动是不相同的.(3)液压传动中的工作介质是在受控制、受调节的液压传动中的工作介质是在受控制、受调节的状态下进行工作的状态下进行工作的,因此液压传动和液压控制常常因此液压传动和液压控制常常难以截然
5、分开难以截然分开.用图形符号表示的磨床工用图形符号表示的磨床工作台液压系统图作台液压系统图l-l-油箱；油箱；2-2-过滤器；过滤器；3-3-液液压泵；压泵；4-4-溢流阀；溢流阀；5-5-手动手动换向阀；换向阀；6-6-节流阀；节流阀；7-7-换换向间；向间；8-8-活塞；活塞；9-9-液压缸液压缸 液压传动是以液体作为工作介质来进行工作的，一个完整液压传动是以液体作为工作介质来进行工作的，一个完整的液压传动系统由以下几部分组成：的液压传动系统由以下几部分组成： ( (l)l) 液压泵液压泵( (动力元件动力元件) )：是将原动机所输出的机械能转换成液体是将原动机所输出的机械能转换成液体压力
6、能的元件，其作用是向液压系统提压力能的元件，其作用是向液压系统提供压力油，液压泵是液压系统的心脏。供压力油，液压泵是液压系统的心脏。 (2) (2) 执行元件：执行元件： (3) (3) 控制元件：控制元件：包括压力、方向、流量控制阀，是对系统中油液包括压力、方向、流量控制阀，是对系统中油液压力、流量、方向进行控制和调节的元件。压力、流量、方向进行控制和调节的元件。把液体压力能转换成机械能以驱动工作机构的元把液体压力能转换成机械能以驱动工作机构的元件，执行元件包括液压缸和液压马达。件，执行元件包括液压缸和液压马达。1.1.2 1.1.2 液压系统的组成液压系统的组成 (4) (4) 辅助元件：
7、辅助元件：上述三个组成部分以外的其它元件，如管道、上述三个组成部分以外的其它元件，如管道、管接头、油箱、滤油器等为辅助元件。管接头、油箱、滤油器等为辅助元件。(5)工作介质工作介质:指传动液体指传动液体,在液压传动系统中通常称为液压在液压传动系统中通常称为液压油液。油液。1.2 1.2 液压传动的特点液压传动的特点1.2.1.1 1.2.1.1 液压传动的主要优点液压传动的主要优点 与机械传动、电气传动相比，液压传动具有以下优点：与机械传动、电气传动相比，液压传动具有以下优点：(1)液压传动的各种元件、可根据需要方便、灵活地来布置；液压传动的各种元件、可根据需要方便、灵活地来布置；(2)重量轻
8、、体积小、运动惯性小、反应速度快；重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快；(3)操纵控制方便，可实现大范围的无级调速操纵控制方便，可实现大范围的无级调速 (4)可自动实现过载保护；可自动实现过载保护；(5)一般采用矿物油为工作介质，相对运动面可自行润滑，使一般采用矿物油为工作介质，相对运动面可自行润滑，使用寿命长；用寿命长；(6)很容易实现直线运动；很容易实现直线运动；(7)容易实现机器的自动化，当采用电液联合控制后，不仅可容易实现机器的自动化，当采用电液联合控制后，不仅可实现更高程度的自动控制过程，而且可以实现遥控。实现更高程度的自动控制过程，而且可以实现遥控。 1.2.1.2 1.2.1.
9、2 液压传动的主要缺点液压传动的主要缺点 (1)由于流体流动的阻力损失和泄漏较大，所以效率较低。由于流体流动的阻力损失和泄漏较大，所以效率较低。如果处理不当，泄漏不仅污染场地，而且还可能引起火灾和如果处理不当，泄漏不仅污染场地，而且还可能引起火灾和爆炸事故。爆炸事故。(2)工作性能易受温度变化的影响，因此不宜在很高或很低工作性能易受温度变化的影响，因此不宜在很高或很低的温度条件下工作。的温度条件下工作。(3)液压元件的制造精度要求较高，因而价格较贵。液压元件的制造精度要求较高，因而价格较贵。(4)由于液体介质的泄漏及可压缩性影响，不能得到严格的由于液体介质的泄漏及可压缩性影响，不能得到严格的定
10、比传动。定比传动。(5)液压传动出故障时不易找出原因；使用和维修要求有较液压传动出故障时不易找出原因；使用和维修要求有较高的技术水平。高的技术水平。(6)油液污染油液污染1.3 1.3 液压传动的概况液压传动的概况1.3.1 1.3.1 液压传动的现状液压传动的现状 液压传动和气压传动称为流体传动，它是工农业生产中广液压传动和气压传动称为流体传动，它是工农业生产中广为应用的一门技术。为应用的一门技术。 液压传动和液力传动均是以液体作为工作介质来进行能液压传动和液力传动均是以液体作为工作介质来进行能量传递的传动方式。液压传动主要是利用液体的压力能来传量传递的传动方式。液压传动主要是利用液体的压力
11、能来传递能量；而液力传动则主要是利用液体的动能来传递能量。递能量；而液力传动则主要是利用液体的动能来传递能量。由于液压传动有许多突出的优点，因此，它被广泛地应用于由于液压传动有许多突出的优点，因此，它被广泛地应用于机械制造、工程建筑、石油化工、交通运输、军事器械、矿机械制造、工程建筑、石油化工、交通运输、军事器械、矿山冶金、轻工、农机、渔业、林业等各方面。同时，也被应山冶金、轻工、农机、渔业、林业等各方面。同时，也被应用到航天航空、海洋开发、核能工程和地震预测等各个工程用到航天航空、海洋开发、核能工程和地震预测等各个工程技术领域。技术领域。 1.3.2 1.3.2 液压传动的发展液压传动的发展
12、 液压传动相对于机械传动来说，它是一门新学科，从液压传动相对于机械传动来说，它是一门新学科，从1717世纪中叶帕斯卡提出静压传动原理，世纪中叶帕斯卡提出静压传动原理，1818世纪末英国制成第一世纪末英国制成第一台水压机算起，液压传动已有台水压机算起，液压传动已有2 23 3百年的历史，只是由于早百年的历史，只是由于早期技术水平和生产需求的不足，液压传动技术没有得到普遍期技术水平和生产需求的不足，液压传动技术没有得到普遍地应用。地应用。随着科学技术的不断发展，对传动技术的要求越来随着科学技术的不断发展，对传动技术的要求越来越高，液压传动技术自身也在不断发展，特别是在第二次世越高，液压传动技术自身
13、也在不断发展，特别是在第二次世界大战期间及战后，由于军事及建设需求的刺激，液压技术界大战期间及战后，由于军事及建设需求的刺激，液压技术日趋成熟日趋成熟。 第二次世界大战前后，成功地将液压传动装置用于舰艇第二次世界大战前后，成功地将液压传动装置用于舰艇炮塔转向器，其后出现了液压六角车床和磨床，一些通用机炮塔转向器，其后出现了液压六角车床和磨床，一些通用机床到本世纪床到本世纪3030年代才用上了液压传动。年代才用上了液压传动。 第第二二次次世世界界大大战战期期间间，在在兵兵器器上上采采用用了了功功率率大大、反反应应快快、动动作作准准的的液液压压传传动动和和控控制制装装置置，它它大大大大提提高高了了
14、兵兵器器的的性性能能，也也大大大大促促进进了了液液压压技技术术的的发发展展。战战后后，液液压压技技术术迅迅速速转转向向民民用用，并并随随着着各各种种标标准准的的不不断断制制订订和和完完善善及及各各类类元元件件的的标标准准化化、规规格格化化、系系列列化化而而在在机机械械制制造造，工工程程机机械械、农农业业机机械械、汽汽车车制制造造等等行行业业中中推推广广开开来来。近近3030年年来来，由由于于原原子子能能技技术术、航航空空航航天天技技术术、控控制制技技术术、材材料料科科学学、微微电电子子技技术术等等学学科科的的发发展展，再再次次将将液液压压技技术术推推向向前前进进，使使它它发发展展成成为为包包括
15、括传传动动、控控制制、检检测测在在内内的的一一门门完完整整的的自自动动化化技技术术，在在国国民民经经济济的的各各个个部部门门都都得得到到了了应应用用，如如工工程程机机械械、数数控控加加工工中中心心、冶冶金金自自动动线线等等。采采用用液液压压传传动动的的程程度度已已成成为为衡衡量量一一个个国国家家工工业业水水平平的的重重要要标标志之一。志之一。1.4 1.4 液压传动的图形符号液压传动的图形符号两种工作原理图：两种工作原理图：1 1、半结构式、半结构式 直观，画法复杂。直观，画法复杂。2 2、职能符号、职能符号 画法简单，清晰。画法简单，清晰。 半结构式的工作原理图半结构式的工作原理图, ,在实
16、际工作中，除少数特殊情在实际工作中，除少数特殊情况外，一般都采用国标况外，一般都采用国标GBGBT786.1T786.19393所规定的液压与气动所规定的液压与气动图形符号图形符号( (参看附录参看附录) )来绘制，图形符号表示元件的功能，而来绘制，图形符号表示元件的功能，而不表示元件的具体结构和参数；反映各元件在油路连接上的不表示元件的具体结构和参数；反映各元件在油路连接上的相互关系，不反映其空间安装位置；只反映静止位置或初始相互关系，不反映其空间安装位置；只反映静止位置或初始位置的工作状态，不反映其过渡过程。位置的工作状态，不反映其过渡过程。 使用图形符号既便使用图形符号既便于绘制，又可使
17、液压系统简单明了。于绘制，又可使液压系统简单明了。 图形符号举例图形符号举例单向阀单向阀液控单向阀液控单向阀二位二通二位二通换向阀换向阀机动换向阀机动换向阀电磁换向阀电磁换向阀1.5 1.5 液压传动工作介质的性质和选择液压传动工作介质的性质和选择1.5.1 1.5.1 液压工作介质的种类液压工作介质的种类1.5.2 1.5.2 液压工作介质的性质液压工作介质的性质 单位体积液体的质量称为液体的密度。体积为单位体积液体的质量称为液体的密度。体积为V V、质量为质量为m m的液体的密度的液体的密度为为 液体受压力作用而发生体积变化的性质称为液体的可压液体受压力作用而发生体积变化的性质称为液体的可
18、压缩性。缩性。 液体的压缩性可用体积压缩系数液体的压缩性可用体积压缩系数表示。表示。 1.5.2.11.5.2.1 密度密度 m/V1.5.2.2 1.5.2.2 可压缩性可压缩性和膨胀性和膨胀性体积弹性模量体积弹性模量K K ( (体积压缩系数的倒数体积压缩系数的倒数) ) V V0 0一定，在同样一定，在同样pp下，下， K K 越大越大, , V V 越小说明越小说明K K 越大，越大，液体的抗压能力越强。液体的抗压能力越强。1.5.2.3 1.5.2.3 粘性及其表示方法粘性及其表示方法 液体在外力作用下流动（或有流动趋势）时，分子间的液体在外力作用下流动（或有流动趋势）时，分子间的内
19、聚力要阻止分子相对运动而产生的一种内摩檫力（液体粘内聚力要阻止分子相对运动而产生的一种内摩檫力（液体粘性定义）。性定义）。 它使液体各层间的运动速度不等，这种现象叫做液体它使液体各层间的运动速度不等，这种现象叫做液体的粘性。的粘性。= =dudu / / dydy这就是牛就是牛顿的液体内摩擦定律。的液体内摩擦定律。液体的粘度随液体的液体的粘度随液体的压力和温度而力和温度而变。 1) 压力增大时，粘度增大，但影响很小，通常忽略不计。压力增大时，粘度增大，但影响很小，通常忽略不计。 2)液压油的粘度对温度变化十分敏感。温度升高时，粘度下液压油的粘度对温度变化十分敏感。温度升高时，粘度下降；相反，温
20、度降低，粘性升高。降；相反，温度降低，粘性升高。液体在单位速度梯度下流动时单位面积上液体在单位速度梯度下流动时单位面积上产生的内摩擦力。动力粘度的单位为产生的内摩擦力。动力粘度的单位为Pas（帕帕秒，秒，Ns/m2 ）。）。（1 1）动力粘度）动力粘度：（2 2）运动粘度）运动粘度：=/=/运动粘度的单位为运动粘度的单位为m2/s。（3 3）相对粘度：）相对粘度： 恩氏粘度恩氏粘度E、赛氏粘度赛氏粘度SSU、雷氏粘度雷氏粘度Re等等。液体的粘性大小可用粘度来表示。粘度的表示方法有液体的粘性大小可用粘度来表示。粘度的表示方法有: :1.5.3 1.5.3 对液压工作介质的要求对液压工作介质的要求
21、 1 1）合适的粘度，润滑性能好，具有较好的粘温特性；）合适的粘度，润滑性能好，具有较好的粘温特性； 2 2）质地纯净、杂质少，并对金属和密封件有良好的相容性；）质地纯净、杂质少，并对金属和密封件有良好的相容性； 3 3）对热、氧化、水解和剪切有良好的稳定性；）对热、氧化、水解和剪切有良好的稳定性； 4 4）抗泡沫性、抗乳化性和防锈性好，腐蚀性小；）抗泡沫性、抗乳化性和防锈性好，腐蚀性小； 5 5）体积膨胀系数小，比热容大，流动点和凝固点低，闪点）体积膨胀系数小，比热容大，流动点和凝固点低，闪点和燃点高；和燃点高； 6 6）对人体无害，对环境污染小，成本低，价格便宜。）对人体无害，对环境污染小
22、，成本低，价格便宜。1.5.4 1.5.4 液压工作介质的选择液压工作介质的选择1.5.4.1 1.5.4.1 选择液压油液类型选择液压油液类型 在选择液压油液类型时，主要是考虑液压系统的在选择液压油液类型时，主要是考虑液压系统的工作环工作环境和工作条件境和工作条件，若系统靠近，若系统靠近300 300 以上的高温表面热源或有以上的高温表面热源或有明火场所，要选择明火场所，要选择难燃型液压油或液压液难燃型液压油或液压液。其中对液压油液。其中对液压油液用量大的液压系统建议选用用量大的液压系统建议选用乳化型液压液乳化型液压液；用量小的选用合；用量小的选用合成型液压液。当选用了矿物油型液压油后，首选
23、的是专用液成型液压液。当选用了矿物油型液压油后，首选的是专用液压油；在受到某些限制或对简单液压系统，也可选用普通液压油；在受到某些限制或对简单液压系统，也可选用普通液压油或汽轮机油。压油或汽轮机油。 1.5.4.2 1.5.4.2 选择液压油液的粘度选择液压油液的粘度 对对液液压压系系统统所所使使用用的的液液压压油油液液来来说说，首首先先要要考考虑虑的的是是粘粘度度。粘粘度度太太大大，液液流流的的压压力力损损失失和和发发热热大大，使使系系统统的的效效率率降降低低；粘粘度度太太小小，泄泄漏漏增增大大，也也会会使使液液压压系系统统的的效效率率降降低低。因因此，应选择使系统能此，应选择使系统能正常、
24、高效和可靠工作正常、高效和可靠工作的油液粘度。的油液粘度。 在在液液压压系系统统中中，液液压压泵泵的的工工作作条条件件最最为为严严峻峻。它它不不但但压压力力大大、转转速速和和温温度度高高，而而且且液液压压油油液液被被泵泵吸吸入入和和被被泵泵压压出出时时要要受受到到剪剪切切作作用用，所所以以一一般般根根据据液液压压泵泵的的要要求求来来确确定定液液压压油油液液的的粘粘度度。同同时时，因因油油温温对对油油液液的的粘粘度度影影响响极极大大，而而且且还还会会分分解解出出不不利利于于使使用用的的成成分分，或或因因过过量量的的汽汽化化而而使使液液压压泵泵吸吸空空，无无法法正正常常工工作作。所所以以，应应根根
25、据据具具体体情情况况控控制制油油温温，使使泵泵和和系系统统在在油油液液的的最最佳佳粘粘度度范范围围内内工工作作。对对各各种种不不同同的的液液压压泵泵，推荐粘度范围及用油见下表。推荐粘度范围及用油见下表。1.6 1.6 液压传动工作介质的污染及控制液压传动工作介质的污染及控制1.6.1 1.6.1 工作介质污染的原因工作介质污染的原因w液压装置组装时残留下来的污染物液压装置组装时残留下来的污染物 w从周围环境混入的污染物从周围环境混入的污染物 w在工作过程中产生的污染物在工作过程中产生的污染物 工作介质（包括液压油）的污染用污染度等级来表示，工作介质（包括液压油）的污染用污染度等级来表示，它是指
26、单位体积工作介质中固体颗粒污染物的含量，即工作它是指单位体积工作介质中固体颗粒污染物的含量，即工作介质中所含介质中所含固体颗粒的浓度固体颗粒的浓度。 ISO4406ISO4406规定定的的污染染度度根根据据颗粒粒浓度度的的大大小小共共分分为2626个个等等级数数码，颗粒粒浓度愈大，代表等度愈大，代表等级的数的数码愈大。愈大。 为了定量地描述和评定工作介质的污染程度，国际标准为了定量地描述和评定工作介质的污染程度，国际标准ISO4406ISO4406中已经给出了污染度等级标准，污染度等级用两个数中已经给出了污染度等级标准，污染度等级用两个数码表示工作介质中固体颗粒的污染度，前面的数码代表码表示工
27、作介质中固体颗粒的污染度，前面的数码代表1 1 mLmL工作介质中尺寸不小于工作介质中尺寸不小于5 5 m m的颗粒数等级，后面的数码代表的颗粒数等级，后面的数码代表1 1 mLmL工作介质中尺寸不小于工作介质中尺寸不小于15 15 m m的颗粒数等级，两个数码之间的颗粒数等级，两个数码之间用一斜线分隔。用一斜线分隔。例如污染度等级数码为例如污染度等级数码为18/1518/15的液压油，表示它在每毫升的液压油，表示它在每毫升内不小于内不小于5 5 m m的颗粒数在的颗粒数在1 3001 3002 5002 500之间，不小于之间，不小于15 15 m m的的颗粒数在颗粒数在1601603203
28、20之间。之间。1.6.2 1.6.2 工作介质污染的危害工作介质污染的危害 固固体体颗颗粒粒和和胶胶状状生生成成物物堵堵塞塞滤滤油油器器，使使液液压压泵泵吸吸油油不不畅畅、运运转转困困难难、产产生生噪噪声声；堵堵塞塞阀阀类类元元件件的的小小孔孔或或缝缝隙隙，使使阀阀类元件动作失灵。类元件动作失灵。微微小小固固体体颗颗粒粒会会加加速速有有相相对对滑滑动动零零件件表表面面的的磨磨损损，使使液液压压元元件件不不能能正正常常工工作作；同同时时，它它也也会会划划伤伤密密封封件件，使使泄泄漏漏流量增加。流量增加。水水份份和和空空气气的的混混入入会会降降低低液液压压油油液液的的润润滑滑性性，并并加加速速其
29、其氧氧化化变变质质；产产生生气气蚀蚀，使使液液压压元元件件加加速速损损坏坏；使使液液压压传传动动系统出现振动、爬行等现象。系统出现振动、爬行等现象。1.6.3 1.6.3 工作介质污染的控制工作介质污染的控制 （1 1）减减少少外外来来的的污污染染：液液压压传传动动系系统统的的管管路路和和油油箱箱等等在在装装配配前前必必须须严严格格清清洗洗，用用机机械械的的方方法法除除去去残残渣渣和和表表面面氧氧化化物物，然然后后进进行行酸酸洗洗。液液压压传传动动系系统统在在组组装装后后要要进进行行全全面面清清洗洗，最最好好用用系系统统工工作作时时使使用用的的油油液液清清洗洗，特特别别是是液液压压伺伺服服系系
30、统统最最好好要要经经过过几几次次清清洗洗来来保保证证清清洁洁。油油箱箱通通气气孔孔要要加加空空气气滤滤清清器器，给给油油箱箱加加油油要要用用滤滤油油车车，对对外外露露件件应应装装防防尘尘密密封封，并并经经常常检检查查，定定期期更更换换。液液压压传传动动系系统统的的维维修修、液压元件的更换、拆卸应在无尘区进行。液压元件的更换、拆卸应在无尘区进行。 （2 2）滤除系统产生的杂质：滤除系统产生的杂质：应在系统的相应部位安应在系统的相应部位安装适当精度的过滤器，并且要定期检查、清洗或更换滤心。装适当精度的过滤器，并且要定期检查、清洗或更换滤心。 （4 4）定期检查更换液压油液：定期检查更换液压油液：应根据液压设备使用说应根据液压设备使用说明书的要求和维护保养规程的有关规定，定期检查更换液压明书的要求和维护保养规程的有关规定，定期检查更换液压油液。更换液压油液时要清洗油箱，冲洗系统管道及液压元油液。更换液压油液时要清洗油箱，冲洗系统管道及液压元件。件。 （3 3）控制液压油液的工作温度：控制液压油液的工作温度：液压油液的工作温度液压油液的工作温度过高会加速其氧化变质，产生各种生成物，缩短它的使用过高会加速其氧化变质，产生各种生成物，缩短它的使用期限。所以要限制油液的最高使用温度。期限。所以要限制油液的最高使用温度。
